 Comment on “A thermodynamic approach to the problem of consciousness

要旨

最近、Beshkarはクオリアの性質についての論文を発表した。彼の議論は、クオリアには否定的な性質があり、意識と同じように否定的な性質があるという推測につながるいくつかの仮定に基づいている。仮定は以下の通りである。

クオリア（クオリアの単数形）は意識の構成要素であり、したがって両者は等価であること、
クオリアと意識はどちらも主観的であり、どんな実験でも観察できないこと、
クオリア/意識はネゲントロピー（∆ < 0）構造であり、エントロピー（∆ = 0）を最大化しようとする普遍的な進化（∆ ≥ 0）の産物であること、である。
「クオリアは大脳皮質の特定の領域によって生成された構造である」、
クオリア/意識の主観性/非観測性は、量子法則がネゲントロピー過程の痕跡を消し去ることに由来する。

ここでは、この仮説の基本的な前提を熱力学的観点から論じ、主観性をより詳細に検討する。本稿では、「オブザーバー」という言葉は、意識的なオブザーバーを意味している。

序論

ベシュカールは、「意識の問題に対する熱力学的アプローチ」と題する最近の論文の中で、特定のリンゴの味のような主観的な意識的経験（クオリア）は、人間の脳のネゲントロピー形成（エントロピーの減少）に関係していると推測している。そこで、彼は、脳に関連するすべての活動がネゲントロピーと主観性に支配されていると仮定して、この仮説をすべての意識的経験にまで拡張した。彼は、主観性と非観察性を、論文全体を通して彼の考えを支持するための相互に関連した二つの要素として使用している。最後に、この主観性と非観測性は、ネゲントロピー構造における量子現象、すなわちユニタリ変換と結びついている[1]。このユニタリ変換は、ネゲントロピー過程の痕跡を消すことで、熱力学の第二法則に違反しないことを保証する[2]。意識の理解にはいくつかのアプローチが用いられてきたが[3-5]、ベシュカールのアプローチは、科学（熱力学と量子力学)認知（クオリアと意識)哲学（主観）を取り入れている点でユニークである。

熱力学は、その出現後まもなく、様々な科学や工学の分野で役立つようになった [6-14]。しかし、すべての物理法則の中で、熱力学の第二の「法則」は、最も議論を呼んでおり、哲学的な問題となっている [15-18]。第二法則の主な意義は、その方向性と普遍性から生じており、宇宙のエントロピー（普遍性）は「常に」増加する（方向性） [19]。第2の「法則」は，宇宙のような孤立した系では普遍的なネゲントロピーを抑制する [20,21]．私たちの意識的な経験からすると、第二の法則のいわゆる「違反」は巨視的な世界では無視できる [22]。現実的には、これは孤立した巨視的系ではネゲントロピーがないことを意味する。しかし、第2法則の偉大さは、自然界の俗に言う「決定論的法則」[23,24]に反して、その確率論的性質に依存している。誤解を招くが、「法」や「違反」という言葉は、従わなければならない外的な義務を指しているわけではなく、歴史的な理由でしか使われていない。むしろ、阻害という言葉は、システム自体から生じる内的な押し付けを暗示している。言い換えれば、第二法則は否定的なプロセスを制限しているのであって、それがそれらをフィルタリングしたり、決定論的な方法でそれらを禁止しているからではないのだ！この制限は、非常に極端な結果となっている。この制限は、熱力学的限界におけるこれらの過程の発生確率が非常に低いことの結果である [25,26]。小さな孤立した系では, 長期的にはより高い確率であらゆる種類のネゲントロピー過程が観測される [27,28] 。孤立した系では、いったん平衡状態、つまりエントロピーが最大となる状態(∆ = 0)に達すると、エントロピーを下げるための将来のステップやゆらぎが必然的に発生する[29,30]。

生物系だけでなく、宇宙のすべての否定論的な構造は否定論的な過程から独立して存在することはできない。しかし、これは宇宙を多数の部分構造、すなわち開閉系として見た場合にのみ可能であり、それぞれが他の部分構造、すなわち周囲を取り囲んでいる。一見、より多くの否定的なシステム/プロセスは、より多くのエントロピーは、その周囲に、したがって、宇宙[31,32]に最小の支払いとして解放される必要がある。2つの種が衝突して分子を形成する場合、衝突エネルギーがゼロであっても、低密度の恒星間環境で形成エネルギー（発熱性の場合）をなんとか散逸させて、生成物を安定化させる必要がある[33]。言い換えれば、形成エネルギー( )は、発熱反応が起こるために宇宙に支払う必要のある最小の費用である。エネルギーの最もランダムな形態は熱放射であり、その構成要素である光子のエネルギーが低いほどエントロピーは高くなる [34,35]。生物は、最も複雑な構造物として、信じられないほどの熱放散エントロピー最大化機械である。彼らは宇宙のエントロピーを最大化することで平衡を回避し、生命は負のエントロピー（ネガエントロピー）を餌にしている[36]。植物は太陽からの集中紫外線を吸収し、それをはるかに高いエントロピーの赤外線に再処理する [37]。動物は食物と呼ばれる高エネルギー密度の物質のパケットを消費し、その同じ赤外線と同様に低エネルギー密度の廃棄物に変換する[38]。

備考

Beshkarの論文はクオリアとその特性を中心に展開されているが、クオリアと意識の等価性は第一の前提であり、彼の議論から明らかである、例えば、「クオリアを持つこと」は「意識を持つこと」と同義であり、論文のタイトル[1]でもある。この仮定の妥当性は不明だが、そもそも両者は同義であり、すべての意識的経験は「文字通り」質的なものであるとも仮定している。また、色のような質的な経験が、観察者の道具、すなわち受信者と処理者の不一致から生じるのか、それとも色そのものの主観性から生じるのか、という議論は却下する。

今のところは、第二の前提として、クオリア／意識は主観的／非観測的であるということを受け入れることもできる。

第三の前提は、脳の形成はエントロピーが増大する過程の結果ではないという事実に基づいている。したがって、クオリア/意識のような精神的なプロセスも否定的なものと考えられる。仮にそうだとしても、これはクオリア/意識の主観性/非観測性に関係なく、熱力学の第二法則から直接推論できる。前述のように、オープン/クローズドシステムは、ネジェントロピックな構造/プロセスを持つことに制限はない。孤立したシステムとしてとらえると、宇宙全体だけがそのエントロピーを最大化しなければならず、周囲のものが排除されることはない。目的は、生命の形成と意識のようなすべてのその帰属、および他の否定的な巨視的な構造が熱力学の目には同じであることである。主観的であろうとなかろうと、それらは孤立したシステムの中に存在することはできない。

著者らは、Beshkarの論文の第4の仮定について何のコメントも異議もなく、正のフィードバックループを持つプロセスでは複雑さが実際に増加することに言及するだけで十分である[39]。複雑なシステムにおける正のフィードバックループは、自己組織化を誘発し、その結果、創発的な現象を引き起こす[39,40]。創発現象は、その動機の特性を表さないという意味で主観的に見ることができる。

第五の仮定は、時間の方向性と第二の法則の量子力学的起源を仮定したMacconeの論文にゆるく基づいている[2]。マッコーネの論文で提案された仮説の妥当性にかかわらず、主な論争は、それがどのようにして以下の結論を出すために使われてきたかから生じている：ネゲントロピーな構造がデフォルトとして起こっている痕跡を一切除去していると考えると、クオリア/意識はネゲントロピーであり、量子力学的であり、主観的であり、物理的に研究することはできない。これらの分析の結果、ベシュカールの推測に関連する以下の残りの疑問が生じました。

1) クオリア/意識の主観性は、脳のネゲントロピーな構造から来るのか、それとも脳が行うエントロピーな（正のエントロピーな）認知プロセスから来るのか？

2) 前者の場合、すべてのネゲントロピーな構造は主観的なものなのか？

3) 後者の場合、すべての物理的現実は主観的か？

4) 両方ともそうだとすると、私たちは意識に騙されることを余儀なくされるのか、それとも観察・認識に不変な非物理的な客観的現実が存在するのか？

5) もしそのような客観的現実が存在するとしたら（物理的かどうかは別として)私たちの主観的な受け手（感覚）と処理者（脳）を使って、どのようにしてそれらについての知識を得ることができるのだろうか？

6) 統計的熱力学の範囲内では、すべての否定的な構造が形成されることさえありえないとしたら、温/温脳の量子性を信じる必要性は何か？

7) クオリア/意識（同じであっても）を物理的に研究することができないことを知ることに何のメリットがあるのであろうか？

8) クオリア/意識がネゲントロピーであることを理解するためには、この(7)を情報の一部として知る必要があるのであろうか、それともすでにそれだけ知っているのであろうか？

これらの質問は、科学的なものよりも先に、論理的／哲学的な観点からアプローチすることができる。これは、主観的な観察が関与している場合に、異なるタイプの主観を区別するのに役立つ。以下は、客観的な心がどのように主観的な意識的な経験を客観的な認知に変換することができるかを確認するための優れた例である。

アインシュタインが特殊相対性理論と一般相対性理論を定式化した動機は、観測者の主観的な意見から物理的現実を解き放つことであった[41,42]。主観的な観察／実験において、観察者の心の中にある物理の客観性を保証するものは、観察／実験の主観性が、信号および／または受信機、すなわち媒介者の混乱／不完全性のみに限定されなければならないということである（図1）。

もし、2つの端（処理者および／または観測者）に内在的な問題があれば、観測は常に主観的なものとなる（図1）。そのため、問題が処理系を指しているのか、観測系を指しているのかを問うことは、区別がつかないので、余計なことである。

しかし、相対性理論では、（主観的な視点を持つ）観測者は、主観的な観測（例えば、時間や距離）と客観的な現実（例えば、因果関係）を（ローレンツ変換を介して）結びつけることができる[41]。さらに説明するために、次のような質問をすることができる。重力レンズ [43] の知識がなくても，天体の見かけ上の増殖を観測した場合，何が推論されるだろうか？

人は間違いなく、観測の主観に騙されてしまうであろう。それは、主観的な観測から客観的な現実を保存するために論理的な心の客観性を使用するために天才アルバート・アインシュタインのタッチを取った。